Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
ヘリカル超伝導はクーパー対の重心運動量がゼロではなく、ゼロ運動量を仮定する従来の超伝導理論を逸脱する例として、その実現に大きな期待がかかってきたが、未だに決定的な実験の証拠はでていない。一方で最近、空間反転対称性の破れたCeCoIn5系超格子の超伝導ダイオード効果（SDE）を測定することでヘリカル超伝導を検出できること、および電流密度によってその状態をスイッチングできることが理論的に提案された。本研究では、空間反転対称性の破れた希土類超格子のSDEを検証し、超伝導研究の長年の課題であったヘリカル超伝導状態の制御を目指し、この分野を開拓し飛躍的に発展させることを目標とする。
本研究では、分子線エピタキシー（MBE）による重い電子３色超格子超伝導体のCeCoIn5/ YbCoIn5/ YbRhIn5を主として、空間反転対称性の破れた希土類超格子の超伝導ダイオード効果（SDE)を検証し、超伝導研究の長年の課題であったヘリカル超伝導状態の制御をすることを目的とする。ヘリカル超伝導状態は、従来のBCS理論における、重心運動量がゼロの超伝導電子対という前提を破る特異な超伝導状態である。第二年度の研究では、三色超格子とともに二色超格子を作製し、収束イオンビームFIBでパターニングした上で非相反成分R2ωを測定した。超格子作製には、10mmx 5mm のMgF2を基板に用い、その上に20nm程度のYbCoIn5をバッファー層として成長させ、その上に超格子を数百nmほどエピタキシャル成長させた。その後、FIBでパターニングを行うことで試料サイズを幅10μm、長さ200μm程度に整形した。得られた試料を希釈冷凍機により100mK程度まで冷却し、面直磁場を印加した上で精密ロックインアンプで二倍高調波成分R2ω測定を行った。本年度の研究では、特に前年度で観測した三色超格子のSDEが超伝導電子対の重心運動量に起因することを証明するため、二色超格子のSDEに焦点を当てた。その結果、三色超格子では存在していたSDEが二色超格子では観測されなかった。また、三色超格子において磁場角度を少し傾けた場合においてもSDE効果が観測された。これらの結果は、三色超格子における結果が超伝導渦糸やマイスナー効果に由来するものではなく、超伝導電子対の運動量に起因するものであることを示唆する。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022
All Presentation (2 results)
